DNA: 2 Beviser til støtte for DNA som et genetisk materiale

De forskellige indirekte og direkte beviser til støtte for DNA er genetisk materiale er som følger:

Indirekte Bevis:

1. Hver celle indeholder kerne, der styrer sin morfologi, fysiologi og arvelighed.

Image Courtesy: writersforensicsblog.files.wordpress.com/2013/01/dna-pipettes-up-close.jpg

2. Som fundet ud af Friedrich Miescher (1869) og efterfølgende arbejdere besidder kernen deoxyribosekernsyre. DNA forekommer derfor i alle cellerne.

3. DNA er i stand til replikation. DNA-kopier svarer til det oprindelige DNA.

4. DNA replikerer før celledeling og fordeles ligeligt i dattercellerne.

5. DNA er i stand til at kontrollere cellestrukturen og cellefunktionerne gennem transkription og translation.

6. Dele af DNA kan undertrykkes eller deprimeres i overensstemmelse med metabolisk krav.

7. DNA kan vise uendelige variationer som følge af ændringer i dens nukleotidtype, sekvens og længde.

8. DNA har et reparationssystem.

9. Differentiel aktivering af DNA-segmenter eller gener resulterer i celledifferentiering, vævdannelse, organdannelse og produktion af forskellige komponenter i en multicellulær krop.

10. Det har et indbygget ur til udvikling.

11. Mængden af ​​DNA er normalt det samme i alle celler i en organisme. Det ændrer dog en gang under cellecyklus og livscyklus. DNA-niveau fordobles i interfase (S-fase), når kromosomerne replikerer til dannelse af deres carbonkopier. Det falder til halvt i meiose, når kromosomtalet også reduceres til halvdelen.

12. Bølgelængder af høje energistråler (f.eks. Ultraviolette), som absorberes af DNA, er også de bølgelængder, der giver anledning til maksimalt antal mutationer eller pludselige men permanente arvelige variationer.

13. En ændring af kemisk eller lineær struktur af DNA gennem omlejring, tilsætning eller deletion af nukleotider giver anledning til mutationer, der overføres til datterceller og manifesteres gennem ændret metabolisme af cellerne.

Direkte Bevis:

(a) Transformation (Griffiths eksperiment):

Det er ændringen i en organismers genetiske grundlov ved at samle gener, der er til stede i resterne af sine døde slægtninge. Transformation blev først undersøgt af en britisk læge, SE Griffith i 1928. Han studerede patogenicitet af forskellige stammer af bakterie Streptococcus lungebetændelse, også kendt som Diplococcus eller Pneumococcus lungebetændelse. Bakterien har to stammer - virulent og ikke-virulent.

Den virulente stamme forårsager lungebetændelse. Dens bakterier er kendt som S-type, fordi de dannes ved glatte kolonier, når de dyrkes på egnet medium. Disse diplokokker er dækket af et skede af mucilage (polysaccharid) omkring dem. Kappen er ikke kun årsagen til toksigenicitet, men beskytter også bakterierne mod fagocytter fra værten. Den ikke-virulente type bakterier producerer ikke sygdommen. De danner uregelmæssige eller grove kolonier. Disse diplokokker er blottet for mucilage kappe.

De ikke-virulente bakterier kaldes derfor rå eller R-type. Griffith testede virulensen af ​​de to stammer af Pneumococcus ved at injicere bakterier af levende R II-type og levende S IH-type separat i mus. Han fandt ud af, at R-type bakterier ikke frembragte nogen sygdom, mens S-type bakterier forårsagede lungebetændelse og derefter død i musene (tabel 6.1).

Imidlertid frembragte varme dræbt (ved 82 ° C-90 ° C) S-type bakterier ikke noget symptom på sygdommen. Endelig injicerede Griffith en kombination af levende R-type og varmdræbt S-type bakterier i mus. Ingen af ​​disse bakterier er skadelige, når de er til stede alene. Da de blev injiceret med blandingen af ​​de to, overlevede nogle mus, mens andre udviklede lungebetændelsens sygdom og døde (figur 6.1).

Autopsi af de døde mus viste, at de havde både typer af bakterier (virulent S-type og ikke-virulent R-type) i levende tilstand, selvom musene var blevet injiceret med døde virulente og levende ikke-virulente bakterier.

Forekomsten af ​​levende S-type virulente bakterier er kun mulig ved deres dannelse fra R-type ikke-virulente bakterier, som optager træk af virulens fra døde bakterier. Fænomenet hedder Griffith effekt eller transformation. Griffith foreslog, at 'transformationsprincippet' er et kemisk stof, der frigives af varmdøde bakterier. Det ændrede R-bakterier i S-bakterier. Det var en permanent genetisk forandring, da de nye S-type bakterier kun dannede S-type afkom.

Griffiths arbejde kunne imidlertid ikke bevise (a) hvorvidt mus var væsentlige for transformation ved at tilvejebringe nogle vigtige kemikalier, (b) virulens karakter kunne tilhøre en hvilken som helst bestanddel af S-type bakteriespolysaccharid af mucilage, protein eller DNA .

Snart blev det konstateret, at mus ikke var nødvendige til transformation, da kulturmediet indeholdende døde S-type bakterier kunne fremkalde virulens karakter i de ikke-virulente bakterier.

Tabel 6.1. Resumé af Griffiths eksperimenter

Biokemisk karakterisering af transformationsprincippet:

I 1944 rensede Avery, MacLeod og McCarty bio-kemikalier fra de varme-dræbte S-type bakterier i tre komponenter-DNA, kulhydrat og protein. DNA-fraktion blev yderligere opdelt i to dele: den ene med deoxyribonuclease eller DNase og den anden uden den. De fire komponenter blev derpå tilsat til adskilte kulturrør indeholdende R-type bakterier (fig.6.2). Kulturrørene fik lov til at forblive uforstyrret i nogen tid. De blev derefter analyseret for bakteriel population.

Kun DNA af S-type kan ændre R-type bakterier til S-type. Derfor er virulens karakter eller gen placeret i DNA. Gen af ​​andre tegn ville ligeledes være placeret i dette kemikalie. Således viste de sig, at det kemiske, der skal arves, er DNA, og det danner det kemiske eller molekylære grundlag for arvelighed. Dette forsøg bekræftede også, at DNA kan ekstraheres fra en celle og passeres ind i en anden celle. Alle biologer blev dog ikke overbevist om Avery et als eksperimentelle tilgang.

(b) Multiplikation af bakterierofag (transduktion):

Bakteriofager er bakterievirus. T ₂ er en bakteriofag, som inficerer Escherichia coli, den bakterie der er til stede som commensal i tyndtarm. Escherichia coli kan også dyrkes over dyrkningsmedium. AD Hershey og Martha Chase (1952) voksede to kulturer af Escherichia coli. En kultur blev forsynet med radioaktivt svovl, ³⁵ S. Den anden kultur blev forsynet med radioaktivt phosphor, ³² P.

Radioaktivt svovl bliver inkorporeret i svovlholdige aminosyrer (cystein og methionin) og bliver derfor en del af bakterielle proteiner. Radioaktivt fosfor indgår i nukleotider, der danner nukleinsyrer, hovedsagelig DNA. Derfor blev bakterier fra begge kulturer mærket (= hot).

Hershey og Chase introducerede derefter bakteriofag T2 i begge bakteriekulturer. Viruset kom ind i bakterierne, hvor det blev multipliceret. Den virale afkom blev testet i begge tilfælde. Det blev mærket, en type med radioaktivt protein og anden type med radioaktivt DNA (figur 6.3). Hver type bakteriofager blev nu introduceret i separate kulturer med normale eller umærkede bakterier.

Efter en tid blev begge kulturer omhyggeligt rystet i en blender ved 10000 omdrejninger pr. Minut for at fjerne de tomme fagkapsider (eller spøgelser), der klæber til overfladen af ​​bakterier. Kulturen blev derefter centrifugeret.

De tyngre (inficerede såvel) bakterier slog sig ned i form af pellet. Supernatanten indeholder lettere virale frakker, som ikke kommer ind i bakteriecellerne. Både pelleten og supernatanten blev analyseret. Det blev fundet, at fag med mærket protein ikke gjorde bakterierne mærket. I stedet blev radioaktivitet begrænset til supernatanten, som viste sig kun at indeholde tomme fagkapsider eller spøgelser.

I den anden kultur, hvor bakteriofag mærket med radioaktivt DNA blev indført, blev det konstateret, at omrystning ikke frembragte nogen radioaktivitet i supernatanten, der havde tomme capsider frakker. I stedet blev bakterierne mærket, hvilket viste, at kun DNA fra faget kom ind i bakterierne.

Efterkommerne fra de to typer bakteriofager blev igen testet for radioaktivitet. Radioaktivitet var fraværende i virusene afledt af forældre, der havde mærket protein. Virusene afledt af forældre med mærket DNA havde radioaktivitet. Dette viser, at det genetiske kemikalie er DNA og ikke proteinet.